用于盛放高纯半导体掺杂用液态原料的玻璃基复合容器的制造方法与流程

本发明涉及一种6n级以上高纯磷化工产物盛放容器的制造方法，尤其涉及一种用于盛放高纯半导体掺杂用液态原料的玻璃基复合容器的制造方法。

背景技术：

1、半导体的掺杂是为了提高半导体器件的电学性能，半导体的很多电学特性都与掺杂的杂质浓度有关。

2、纯正的半导体是靠本征激发来产生载流子导电的，但是仅仅依靠本征激发的话产生的载流子数量很少，而且容易受到外界因素如温度等的影响。掺入相应的三价或是五价元素则可以在本征激发外产生其他的载流子。半导体的常用掺杂技术主要有两种，即高温（热）扩散和离子注入。掺入的杂质主要有两类：第一类是提供载流子的受主杂质或施主杂质（如si中的b、p、as）；第二类是产生复合中心的重金属杂质（如si中的au）。

3、但由于高端半导体产品对掺杂物的要求极高，动辄要求5n级（99.999%）、6n级（99.9999%），采用一般市售的石英容易出现以下问题：

4、1、一般市售石英容器纯度不够，不保藏高纯物料时维护较困难，使用时间长后，会有轻微污染，降低保藏品的质量；

5、2、石英玻璃相对亲水，内表面易积灰积液，清洗时稍不注意会即有污染物残留；

6、3、高纯石英容器（99.99%纯度的二氧化硅材质）较脆且成本过于昂贵，不利于工业使用。

7、4、未经处理的石英容器本身易碎、不抗爆、不抗摔，使用维护成本较高。

8、而目前的现有技术中，还没有相关技术能解决上述问题，导致保藏后的高纯掺杂物的纯度一直被限制了上限。

9、因此，目前需要一种本质韧化、内表面致密光滑且惰化、外表面覆膜的用于盛放高纯半导体掺杂用液态原料的玻璃基复合容器的制造方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种本质韧化、内表面致密光滑且惰化、外表面覆膜的用于盛放高纯半导体掺杂用液态原料的玻璃基复合容器的制造方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于盛放高纯半导体掺杂用液态原料的玻璃基复合容器的制造方法，包括以下阶段：

3、s1：原料准备

4、①原材料准备：准备足量二氧化硅、全氟乙烯丙烯共聚物、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯塑化剂、足量氧化铝、足量氧化硼、足量碳酸锂、足量碳酸钠、足量磷酸二氢铵、足量氧化锌、足量含有质量分数3%氧化钇的稳定四方结构氧化锆粉末、足量聚氯乙烯、足量单丝直径7.0μm~10μm的短切碳纤维、准备足量纯度99.9999%的圆柱形石墨靶材；

5、②辅材准备：准备足量溶质质量分数1%的盐酸水溶液、乙醇、去离子水、过氧化氢、溶质质量分数1%的氢氧化钠水溶液、氩气、氮气、200目~400目粒度的pva塑胶颗粒；

6、③工装准备：准备外表面与步骤①所准备的石英容器内表面形状相适应但外轮廓保持与石英容器各方位0.8cm~1cm的空隙的石英工装；

7、s2：韧化基体制备

8、①按重量份数，准备二氧化硅35份~37份、氧化铝15.5份~17份、氧化硼13份~14份、碳酸锂10份~11份、氧化锌12.5份~14份、碳酸钠5.5份~7份、磷酸二氢铵4.5份~5.5份、质量分数3%氧化钇的稳定四方结构氧化锆粉末8份~12份、pva塑胶颗粒8.5份~9份、短切碳纤维8份~10份；

9、②将步骤①准备的原料混合均匀后充入设计所需容器对应的模具，烧结并排胶，工艺参数为：升温速率5℃min~8℃min，充型压力4.5mpa~4.8mpa、保温保压时间为完全充型后33s~38s；晶化温度585℃~600℃，晶化时间190min~200min；核化温度475℃~490℃，核化时间90min~100min；排胶温度405℃~420℃，排胶时间190min~200min；排胶温度405℃~420℃，排胶时间190min~200min；处理完成后获得成型容器；

10、s3：外表面处理

11、①将阶段s1步骤①准备的全氟乙烯丙烯共聚物、聚氯乙烯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯塑化剂按质量比1：（1.5~1.8）：（2.1~2.4）加入到真空夹套反应釜中，抽真空度至0.05mpa~0.06mpa，然后加热至反应釜内温度60℃~70℃，搅拌处理4h~4.5h，得到浆料a；

12、②将所得浆料a从反应釜底部放入料槽，料槽中的浆料保持在2/3~3/4液位；然后将阶段s2步骤②获得的的成型容器安装到可旋转的夹具上，推送到恒温箱中预热，恒温箱温度保持在140℃~150℃；

13、③待成型容器预热10min~20min后，将整个成型容器浸没在浆料a中，浸没1min~2min分钟后，取出预处理成型容器；

14、④将取出的预处理成型容器推送到恒温箱中进行塑化，控制塑化温度250℃~260℃，塑化时间3min~5min，退出塑化恒温箱；然后将塑化后的成型容器浸没入冷水槽内冷却3min~5min，得到外表面处理石英容器；

15、s4：内表面处理

16、①准备维持1×10-4pa~1×10-5pa真空度的磁控溅射装置，然后在磁控溅射装置工作区域通入氩气，使炉内气压维持在1pa~10pa；随即将阶段s1步骤①准备的纯度99.9999%的圆柱形石墨靶材与阶段s3步骤④获得的外表面处理石英容器内表面进行匹配，石墨靶材的轴线与石英容器轴线重合，靶基距设置为75mm~80mm，设置为中频溅射，参数为：电源功率为300w~320w，频率范围30 khz~50khz，占空比为80%~85%，脉冲偏压电源固定在95~105v，频率为38 khz~42khz，基体温度为室温，沉积气压为0.50 pa，开始以外表面处理石英容器的内表面为基片进行磁控溅射；

17、②将步骤①匹配好的阶段s3步骤④获得的外表面处理石英容器沿轴心旋转，旋转速率为50rpm~80rpm，然后采用步骤①参数进行磁控溅射，处理结束后取出外表面处理石英容器，即获得所需内表面致密惰性覆膜石英容器；

18、s5：检测

19、①采用纳米压痕仪检测涂层硬度，合格范围为不低于33gpa，涂层检测不合格时，废弃不合格品，然后重复s1~s4阶段；

20、②采用划痕法检测涂层结合力，合格范围为结合力不低于65n，涂层检测不合格时，废弃不合格品，然后重复s1~s4阶段；

21、③采用白光干涉轮廓仪检测膜层表面粗糙度，要求粗糙度不大于ra0.01μm，涂层检测不合格时，废弃不合格品，然后重复s1~s4阶段。

22、与现有技术相比，本发明由于采用了以上技术方案，具有以下优点：

23、（1）本发明的创新核心在于申请人在原先技术上的简化与优化，实质性提升在于通过优化参数制备了本体韧化且具备一定导电性的玻璃基体，而为了提升本发明的使用性能，通过电化学沉积惰性内表面层提升耐蚀（盛装高纯原料时不易变质）和覆胶外表面提升抗摔性能（便于工业化运输），该核心材料的技术特征要求具备：1、与内外双膜层的结合力要好；2、本质稳定、韧化抗摔、成本可控易于工业生产；3、本质导电，可适用于电化学表面改性工艺。

24、（2）通过本发明的外表面镀膜方法，镀膜层紧贴在石英容器外壁，具备耐腐蚀、透明、拉伸强度高特点，安全环保且提高了石英源瓶的耐摔性能和抗裂能力，有效防止有毒化学品的泄漏，减少对环境、人身造成伤害的风险。

25、（3）本发明先是对石英容器基体进行了韧化和导电性能提升的改性，为后续内表面处理提供了基础，又通过直接采用磁控溅射在高综合性能的基体上镀覆类金刚石膜层，获得了惰化耐蚀和有与半导体掺杂用液体具有较小浸润角的膜层，完美适配了本发明的应用场景。

26、（4）就本发明的内表面改性后的防护性能而言，水渗透性和持水、持醇、持酯能力均较原体二氧化硅减小，且耐氧化性和耐热性均有明显增加。综合而言，本发明对石英容器的内表面改性会使石英容器的耐蚀性、耐热性明显提高，持水性、持醇性、持酯性则有所降低。

27、（5）本发明膜层的性能指标为：采用纳米压痕仪检测涂层硬度不低于33gpa，采用划痕法检测涂层结合力不低于65n，表面粗糙度不大于ra0.01μm。

28、因此，本发明具有本质韧化、内表面致密光滑且惰化、外表面覆膜的特性。